控釋肥對水稻性狀、產量的影響與最佳施用量研究

解艷玲， 張 騫， 馬玲芳， 羅園園， 陳 萍，夏學智， 馬文禮， 謝靜波

（1.寧夏農墾農林牧技術推廣服務中心，寧夏 銀川 750002； 2.寧夏農墾靈武農場有限公司，寧夏 靈武 751402）

水稻是我國主要的糧食作物，2019 年的種植面積達到3 021.32 萬hm2，占糧食種植面積的27%。我國約有65%的人口以稻米為主食，稻米在糧食消費中處于主導地位[1]。施肥能有效提高水稻的產量及品質[2]，合理施用化肥對水稻增產的貢獻率可達40%～60%[3]。但隨著化肥施用量的增加，肥料利用率逐漸降低，且過量施肥易造成地下水污染、水體富營養化和溫室氣體排放等問題，嚴重影響了生態環境和人類健康。保障糧食安全的同時減少因施肥造成的生態環境污染已成為當前農業可持續發展的必然要求。

控釋肥以現代植物營養理論和控釋技術為基礎，是一種能夠控制養分釋放，供應作物全生育期營養需求的肥料[4]?？蒯尫适蔷忈尫蔬M一步發展的研究成果，其作用原理是在性質不穩定的傳統顆?；手刑砑臃纸庖种苿┗蛲獍∧げ牧?，以達到減少養分損失，同時能夠精準釋放養分滿足作物生長發育需要的目的。它的優點是肥效期長、釋放穩定，可以有效減少施肥量和施肥次數，降低因過量施肥造成的環境污染[2]，并且可以提高土壤肥力，促進作物對養分的吸收，從而提高產量[5]。隨著經濟的發展，農業生產的用工成本也不斷攀升，建立規?；?、機械化的高效施肥模式是農業發展的必然趨勢[3]。

目前，我國關于水稻控釋肥的報道大多是水稻控釋肥如何提高產量的試驗，而對控釋肥對產量構成因子影響的研究較少。本試驗研究水稻專用控釋肥的最佳施用量以及控釋肥對產量構成因子的影響，以期篩選銀川平原水稻專用控釋肥的最佳施肥量，為水稻綠色高效生產提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2021 年在寧夏農墾靈武農場有限公司一分公司1 號地（38°7′25″N，106°16′32″E）進行。試驗地地處銀川平原河東灌區，平均海拔1 100 m，屬于典型的溫帶大陸性氣候，全年日照充足，干旱少雨，降水集中，年平均日照時間 2 800～3 000 h，年平均氣溫為8.5 ℃，年平均降水量約 200 mm，無霜期約158 d。試驗地地勢平坦，排灌通暢，適宜水稻種植，前茬作物為苜蓿。試驗前0～20 cm土壤pH=8.14、w（全鹽）=1.58 g/kg、w（有機質）=14.37 g/kg、w（全氮）=0.88 g/kg、w（堿解氮）=78.49 mg/kg、w（有效磷）=33.49 mg/kg、w（速效鉀）=149.86 mg/kg，土壤全氮處于中等水平，堿解氮偏高。供試土壤為灌淤土，土質為沙壤，灌排方便，鹽堿程度輕，采取漫灌方式。

1.2 試驗設計

供試水稻品種：寧粳43。供試肥料：水稻專用控釋肥（32-13-6），由寧夏榮和綠色科技有限公司生產，控氮比24%，肥料w（養分）=51%，常規施用尿素（wN=46%）、重過磷酸鈣（wP2O5=46%）、硫酸鉀（wK2O=52%）。試驗設5個處理：CK為常規測土配方施肥，N、P2O5、K2O施用量分別為16.1、7.1、3.0 kg/667 m2；K1為控釋肥，用量為35 kg/667 m2；K2 為控釋肥，用量為40 kg/667 m2；K3 為控釋肥，用量45 kg/667 m2；K4為控釋肥，用量50 kg/667m2。各處理施肥情況見表1、表2。隨機區組排列，小區面積172 m2，小區間筑埂覆膜防滲，獨立灌排。將水稻專用控釋肥（32-13-6）作為基肥一次性施入；CK 的磷、鉀肥全部基施，氮肥基施40%，追施60%，追肥分別在斷乳期（10%）、分蘗期（25%）、有效分蘗終止期（15%）、孕穗期（10%）施入。水稻為播后上水，4 月30 日劃分小區并打隔離埂作水渠，5月7日施肥、播種，5月10日初灌上水，10 月1 日收獲。成熟期每個小區取3 m的水稻植株進行考種，小區單打單收測定產量。各處理除施肥外，其他農事操作相同。

表1 各處理純養分施用量kg/667 m2

表2 各處理施肥量及時間 kg/667 m2

1.3 測定項目與方法

1）土壤基本理化性狀的測定方法。土壤pH 采用電位法，土壤水溶性鹽分總量采用電導泥漿法，土壤有機質采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法，土壤全氮采用凱氏蒸餾法，土壤水解性氮采用堿解擴散法，土壤有效磷采用碳酸氫鈉提取鉬銻抗比色法，土壤速效鉀采用乙酸銨浸提火焰光度計或原子吸收分光光度計法[6]。

農藝指標的測定方法。從返青后到分蘗前，每個處理選擇有代表性的3 個點作為3 次重復，每個點測定1 m2稻苗數量，從分蘗開始，每2周測定1次。返青后每月測定1次株高。

產量的測定方法。成熟收獲前，每小區隨機選取3 行各1 m 植株，從地面處刈割、扎捆、取回。每處理隨機取30 株統計株高（cm）、穗長（cm）、枝梗數、飽粒數、秕粒數、結實率（%）、穗數（萬/667 m2）、穗粒數、千粒質量（g）、理論產量等農藝指標。

1.4 數據處理與分析

利用Excel 2010進行數據整理和制表、制圖，采用DPS-Duncan’s 法進行統計和差異顯著性分析，利用SPSS 22.0進行主成分及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對水稻產量的影響

由表3 可知，除K4 處理外，其他控釋肥處理的水稻產量均高于CK，水稻增產幅度為0.82%～6.58%，其中K2 處理的水稻產量最高，增產幅度為6.58%?？梢?，在該地塊地力水平下，控釋肥用量為35～50 kg/667 m2，適當減少控釋肥用量對水稻產量的影響比較明顯（P＜0.01），更有利于水稻產量增長。

表3 不同處理對水稻產量的影響

2.2 不同處理對水稻分蘗消長變化的影響

由圖1 可知，水稻在6 月4 日進入分蘗期，K2、CK、K4 處理分蘗較快且分蘗數量較多，K1、K3 處理的分蘗數量較少。CK 的分蘗高峰期出現在6 月28日前后，K2處理的分蘗高峰期出現在7月5日前后，這與蔡玉金等[11]的研究結果不相符。緩/控釋肥料養分釋放緩慢、均衡，水稻分蘗期植株得到的營養較少，特別是氮素營養相對較少，因此分蘗延緩[7]。

圖1 不同處理水稻分蘗消長變化

2.3 最佳施肥量分析

將不同施肥水平與水稻產量進行回歸擬合得出一元二次方程：y=-0.863 4x2+70.819x-669.16，R2=0.932 9，x為控釋肥施肥水平，y為產量（kg/667 m2），求極值x=41.0 kg，產量達到最大值y=783.1 kg/667 m2（圖2）。

圖2 最佳施肥量線性方程

2.4 不同處理對水稻經濟性狀及產量構成因子的影響

由表4 可知，施用控釋肥可以使水稻的株高、穗長、枝梗數、穗粒數、飽粒數增加，這與苗得雨等[8]在寒地水稻上施用榮和大三元高效控釋肥的試驗結果相符。收獲時，各處理株高均高于CK，其中K1、K2、K4 處理與CK 間的差異達到顯著水平（P＜0.05）；K1—K4 處理的穗長平均值均大于CK，其中K3 處理的穗長平均值最大，K3、K4 處理與CK 的差異達到顯著水平（P＜0.05）；各處理間枝梗數的差異均不顯著（P＜0.05）；K1—K4 處理的飽粒數均多于CK，平均每穗比CK 多29.1、5.3、5.8、11.4 粒，K1和CK 的差異顯著（P＜0.05），K2、K3、K4 與CK 的差異不顯著（P＞0.05）；K2 處理的空秕率最低，K4 的空秕率最高，K3、K4 與CK 的差異極顯著（P＜0.01），CK 與K1、K2 的差異不顯著；千粒質量以K2 處理最大，比CK 高0.42 g，且差異極顯著（P＜0.01），其他處理均小于CK。

表4 不同控釋肥用量對水稻經濟性狀及構產因子的影響

2.5 各處理水稻農藝指標對產量的貢獻率

水稻產量是多項農藝指標的綜合表現，為了解各指標對產量的貢獻率，對各指標進行主成分分析，結果見表5。前3 個主成分解釋了全部方差的83.551%，說明提取的這3 個主成分能夠代表8 個產量構產因子的83.551%，因此能夠以這3個主成分評價水稻產量構成因子的貢獻率。

表5 主成分分析結果

由表6可知，第1主成分主要受株高（0.960）、穗粒數（0.959）、飽粒數（0.820）、枝梗數（0.809）、穗長（0.744）支配，全部為正相關，說明這幾項對水稻產量有促進作用。第2主成分主要受秕粒數（-0.759），667 m2穗數（0.668）支配，秕粒數與水稻產量為負相關，667 m2穗數與水稻產量為正相關，對產量有促進作用。第3 主成分主要受千粒質量（0.844）支配，為正相關，對產量有促進作用。

表6 3個主成分的各特征向量、特征值、貢獻率和累積貢獻率

由表7 可知，主成分Y1得分較高的是667 m2穗數、穗粒數、穗長、枝梗數，主成分Y2得分較高的是667 m2穗數、穗粒數、飽粒數、株高。從綜合得分看，對水稻產量貢獻最大的是667 m2穗數，其次是穗粒數，第3是枝梗數，第4是穗長，這4個因子對水稻產量貢獻較大。

表7 主成分得分和綜合得分

2.6 不同處理對土壤養分質量比的影響

水稻收獲期土壤養分質量比變化趨勢見圖3。不同處理的土壤養分質量比變化較大。隨控釋肥使用量的增加土壤養分質量比有所提高，各控釋肥處理的養分施用量均低于CK，而土壤養分質量比均高于CK。

圖3 土壤養分質量比與施用量變化趨勢

高水平氮素養分供應是水稻增產的營養基礎。4 個處理土壤堿解氮質量比分別比CK 高7.32%、9.76%、17.07%、24.39%，而4個處理的氮素投入量比CK 分別少30.44%、20.50%、10.56%、0.62%。這說明控釋肥在水稻生長期間提供了適宜的氮素營養，保障了水稻的正常生長。據研究[3]，控釋氮肥能促進水稻生育中、后期葉片中硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶的活性，進而促進水稻孕穗后體內氮素的吸收與同化，增加水稻的吸氮量，達到提高氮素利用效率的目的；同時，控釋氮肥還可以增強水稻生育后期葉片中蛋白水解酶的活性，促進葉片中蛋白質降解，有利于葉片中的氮素向籽粒運轉，從而提高水稻氮肥農學效率或生理效率。

有效磷質量比的變化與堿解氮的變化規律一致。各控釋肥處理的土壤有效磷質量比較CK 分別高0.84%、2.69%、8.79%、11.44%，而磷肥施用量較CK 少35.92%、26.76%、17.60%、8.45%。水稻施用磷肥后，植株生長良好，分孽正常，提早成熟，產量提高[9]。研究表明，植株葉片細胞質中的無機磷酸鹽通過葉綠體膜上的“磷酸運轉器”控制光合產物的轉運。

鉀對增進水稻代謝功能及增強水稻抗逆性十分重要，特別是在增施氮肥和磷肥時，施用鉀肥的作用更顯得重要。但隨著產量的不斷提高，水稻從土壤中所攝取的養分也隨之增加。在水稻種植過程中，往往只重視氮肥和磷肥的施用，而忽視了鉀肥的施用，以致大多數地區土壤中的鉀元素已不能滿足水稻高產的需求，成為水稻高產的限制因素。試驗中各處理的土壤速效鉀質量比較CK 分別高6.77%、4.10%、8.83%、0.41%，而鉀肥施用量比CK 少30%、20%、10%、0?？梢?，控釋肥能協同提高土壤速效鉀含量，為水稻對鉀素的需求提供保障。

不同控釋肥處理的土壤全鹽質量比均小于CK，降幅達16.67%～75.00%，這與控釋肥對養分的有效控釋作用有關，在一定階段使土壤離子含量相對較低，從而使離子導電率降低。何帥等［10］的研究表明，控釋尿素的氮素在初期養分釋放量較少，氮素養分濃度較低，不會超過水稻的耐鹽閾值。

3 討論與結論

3.1 討論

控釋肥處理除了50 kg/667 m2的用量外，35、40、45 kg/667 m2用量的產量均高于常規測土配方施肥，增產率分別為0.82%、6.58%、2.34%，化肥總用量為56.2 kg/667 m2，節肥率分別為37.72%、28.83%、19.93%。這說明施用控釋肥不僅可以提高水稻產量，還可以減少化肥投入，這與前人的研究結果相符[9-12]。

施肥水平與產量回歸擬合得出的一元二次方程表明，水稻控釋肥最佳施肥量為41.0 kg/667m2。陳天欽等[13]研究表明，與當地常規分次施肥相比，一次性基施控釋肥40 kg/hm2即可滿足水稻本田期的營養需求。范大泳等[12]研究表明，早稻的控釋肥用量以42.4 kg/667 m2為宜。

3.2 結論

1）在本試驗條件下，控釋肥推薦用量為41.0 kg/667 m2，對應產量為783.12 kg/667 m2，相比常規施用化肥增產40.46 kg/667 m2。

2）施用控釋肥處理的水稻分蘗高峰期較常規施肥推遲7 d左右。

3）水稻空秕率、穗粒數、株高、穗長與施肥量的相關性較大，且成正相關，667 m2穗數、千粒質量與施肥量的相關性較小。產量構成因子中對水稻產量的貢獻率大小依次為667 m2穗數、穗粒數、枝梗數、穗長。

4）與常規施肥相比，不同控釋肥處理的氮素投入量少0.62%～30.44%，而土壤堿解氮質量比提高7.32%～24.39%（成熟期）；磷素投入量少8.45%～35.92%，而土壤有效磷質量比提高0.84%～11.44%；鉀素投入量少0～30.0%，而土壤速效鉀質量比提高0.41%～8.83%。施用控釋肥對土壤肥力的提高產生正效應。